JPH0526731U - 四輪操舵車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 四輪操舵車両の後輪の切り角速度を車速に応
じて制御する。 【構成】 前輪操舵機構４と後輪操舵機構５とを機械的
に独立させ、後輪操舵機構を電気モータ３０により駆動
されるメータリングポンプ３２により制御し、操舵モー
ドを前輪操舵、後輪同期操舵、後輪独立操舵に切り替え
るモード切換手段と、車速信号を取り込み、モード切換
手段が後輪独立操舵モードに選択されたときに電気モー
タの回転を、低速のときには速く、車速が上がるにつれ
て遅くなるように制御するコントロールユニット７とを
備えた構成としたものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、四輪操舵車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】

クレーン車として、トラックベースへのクレーン架装から発展したトラックク レーン車が知られている。このトラッククレーン車は、一般走行のキャブ（キャ リヤハウス）とクレーン作業用のクレーンハウスとを独立に備えるものが多く、 一般のトラックと同等の走行性能を有し、長距離の移動も可能である。また、ク レーン架装の制約が少ないためトン数の割りには大きな吊下げ能力を具備させる ことができる。反面、トラッククレーン車は、車両の寸法が大きいこと、ステア リングシステムに制約が有ること等の理由で、狭い路地への進入が困難である、 不整地での移動能力が劣る、アプローチアングル乃至はデパーチャアングルを大 きくとることができない等、現場での機動性に劣るという問題がある。

【０００３】 一方、現場での機動性を重視したラフテレンクレーン車が知られている。この ラフテレンクレーン車は、走行時の車両運転操作及びクレーン作業時のクレーン 操作が同じクレーンハウスで行なわれ、更に全輪駆動機能（４ＷＤ）、及び全輪 操舵機能（４ＷＳ）を備えており、特に、全輪操舵機能は、前輪の舵角に応じて 、且つ前輪に同期させて後輪に前輪と同相又は逆相のステアリング角を付与して 最小回転半径をより小さくするものであることから、狭い路地への進入、或いは 狭い場所での旋回等が頻繁に行なわれる作業に対して極めて有効である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、従来の四輪輪操舵車は、手動により後輪を舵角制御する場合後輪の 切り角速度が車速に関係なく一定であるために低速のときには遅すぎ、車速が上 がると速すぎるフィーリングとなり、車両の挙動が運転者の意志に反することと なるばかりでなく、小回り性が劣る等の問題がある。

【０００５】 本考案は上述の点に鑑みてなされたもので、後輪の切り角速度を低速時には速 く、車速が上がるにつれて遅くし、車両の挙動が運転者の意志に反しないように し、且つ小回り性の向上を図るようにした四輪操舵車両を提供することを目的と する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案によれば、前輪操舵機構と後輪操舵機構とを 機械的に独立させ、後輪操舵機構を電気モータにより駆動されるメータリングポ ンプにより制御し、操舵モードを前輪操舵、後輪同期操舵、後輪独立操舵に切り 替えるモード切替手段と、車速信号を取り込み、前記モード切換手段が後輪独立 操舵モードに選択されたときに前記電気モータの回転を、低速のときには速く、 車速が上がるにつれて遅くなるように制御するコントロールユニットとを備えた 構成としたものである。

【０００７】

【作用】

コントロールユニットは、操舵モードが後輪独立操舵モードに選択されている ときには、後輪の切り角速度を車速に応じて即ち、低速時には速く、車速が上が るにつれて遅くなるように制御する。これにより車両は、運転者の意志に反する ことなく挙動し、且つ小回り性の向上が図られる。

【０００８】

【実施例】

以下本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。 図１は本考案に係る四輪操舵車両の操舵システムの全体構成を示し、図２は図 １の操舵機構全体を拡大して、図３は図１のコントロールユニットの入出力関係 を示すもので、図１及び図２において操舵システム１は、前輪２、２の操舵機構 ４、後輪３、３の操舵機構５、当該操舵機構５を制御する油圧制御装置６、コン トロールユニット（Ｃ／Ｕ）７、スイッチボックス８、表示ボックス９及び後述 する各種センサにより構成されている。

【０００９】 前輪２、２を操舵する操舵機構４は、パワーステアリングとされ、パワーステ アリングギヤボッスク１１の入力軸は、ステアリングシャフト１２に、出力軸は 、リンク１４を介して一方の前輪２のアーム１５に連結されており、油圧制御部 （図示せず）は、油路４０、４１を介してステアリング用油圧ポンプ１６に接続 されている。

【００１０】 後輪３、３を操舵する操舵機構５は、後輪操舵用油圧シリンダ２２、２３、リ ヤロック機構２４（図２）等を備え、これらのシリンダ２２、２３は、各シリン ダボトムがリヤデフ２０のブラケット２０ａに、各ロッドの先端は、後輪３、３ を支持するアーム２１、２１の各一端に夫々連結されている。これらの油圧シリ ンダ２２、２３は、各一方のポートが油路４４に、各他方のポートが油路４５に 接続されており、油路４４と４５との間には中立制御用電磁弁２６が接続されて いる。また、リヤロック機構２４は、リヤロック電磁弁２５（図１）によりロッ ク又はロック解除される。

【００１１】 油圧制御装置６は、電気モータ即ち、ＤＣモータ３０、減速機３１、メータリ ングポンプ３２及び後輪操舵用油圧ポンプ３７等により構成されており、ＤＣモ ータ３０の出力軸は、減速機３１を介してメータリングポンプ３２の入力軸に連 結されている。メータリングポンプ３２の入力ポート３２ａ、３２ｂは、夫々油 路４２、４３を介して後輪操舵用油圧ポンプ３７、タンク３８に接続され、これ らの油路４２と４３との間には圧力調整用のリリーフ弁３９が接続されている。 また、前記メータリングポンプ３２の吐出ポート３２ｃ、３２ｄは、前記後輪操 舵機構５の油路４４、４５に接続されている。

【００１２】 前輪操舵機構４のステアリングシャフ１２には、ステアリング角度を検出する ステアリング角度検出センサ５０が、リヤデフ２０と一方の後輪３のアーム２１ との間には後輪の舵角を検出する舵角検出センサ５１が配設されており、油圧制 御装置６の油路４２のリリーフ弁３１の下流側にはメータリングポンプ３２に供 給する油圧を検出する圧力スイッチ５２が接続されている。これらのステアリン グ角度検出センサ５０、舵角検出センサ５１及び圧力スイッチ５２は、コントロ ールユニット７に接続されている。

【００１３】 コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）７は、図１及び図３に示すように入力側に車 速センサ５３、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）の変速段（１速、２速、後進、中 立等）を検出する変速段検出スイッチ５４、前輪操舵（２ＷＳ）、全輪操舵（後 輪同相同期４ＷＳ−１）、全輪操舵（後輪逆相同期４ＷＳ−２）、全輪操舵（後 輪手動独立４ＷＳ−３）等のモードを切り替えるプッシュボタン式のモード切替 スイッチ５５、後輪３を独立して操舵制御するシーソー型の手動独立操舵スイッ チ５６、後輪を強制的に中立位置に制御する強制中立制御スイッチ５７、後輪の 車軸を中立位置に固定するための後軸固定スイッチ５８、後軸が中立位置に固定 されたことを検出する後軸固定検出スイッチ５９等が接続されている。そして、 モード切替スイッチ５５、手動独立操舵スイッチ５６及び強制中立制御スイッチ ５７は、運転室に配設されたスイッチボックス８（図１）に配置されている。

【００１４】 コントロールユニット７の出力側には、表示ボックス９、リヤロック機構２４ （図２）に設けられた後軸固定用リヤロック電磁弁２５、中立制御用電磁弁２６ 、メータリングポンプ３２を駆動するためのＤＣモータ３０、リヤロックランプ ７０、前輪舵角表示インジケータ７１、後輪舵角表示インジケータ７２、ブザー ７３、故障表示ランプ７４、４ＷＳ−１モード表示ランプ７５、４ＷＳ−２モー ド表示ランプ７６、４ＷＳ−３モード表示ランプ７７等が接続されている。そし て、リヤロックランプ７０、前輪舵角表示インジケータ７１、後輪舵角表示イン ジケータ７２、ブザー７３、故障表示ランプ７４、及びモード表示ランプ７５〜 ７７７７等は、表示ボッスク９に（図１）配置されている。コントロールユニッ ト７は、各入力信号に基づいて油圧制御装置６のＤＣモータ３０を駆動して後輪 ３の舵角を制御する。これにより前輪側と後輪側とは、機械的に分離されて完全 に独立した構成とされている。

【００１５】 また、ＤＣモータ３０は、コントロールユニット７と並列に切替スイッチ４７ 、非常スイッチ４８（図２）を介して電源に接続されている。切替スイッチ４７ は、ＤＣモータ３０の回転方向を切り替える即ち、正回転又は逆回転させるため のもので、共通接点ｃ、ｆは夫々ＤＣモータ３０（尚、図中線は１本しか描いて ない）に接続され、接点ｂ、ｄは接地され、接点ａ、ｅは、非常スイッチ４８の 一方の接点に接続され、当該非常スイッチ４８の他方の接点は電源に接続されて いる。これらの切替スイッチ４７と非常スイッチ４８は、スイッチボックス８に 配置されている。そして、コントロールユニット７に異常が発生した場合、オペ レータが手動操作によりＤＣモータ３０を駆動させて後輪を転舵させることがで きるようになっている。

【００１６】 尚、当該車両は、例えば、ラフテレンクレーン車で、コントロールユニット７ は、低速（例えば、２０km/h以下）時に全輪操舵（４ＷＳ−１〜４ＷＳ−３）制 御を可能とし、作業現場での小回りを効かせるように後輪３を転舵制御するもの とする。 次に、図４以下に示すフローチャートを参照しつつ作用を説明する。

【００１７】 先ず、コントロールユニット７は、メインルーチンにおいて車両のキースイッ チが操作されて電源が投入（ステップ１）されるとステアリング角度検出センサ ５０のカウント値を零にクリア（ステップ２）し、次いで、センサチェックルー チンに移行（ステップ３）して全てのセンサに故障が有るか否かをチェック（ス テップ４）し、その判別答が否定（ＮＯ）即ち、全てのセンサが正常である場合 にはモード切替スイッチ５５が４ＷＳ−１（同相同期）モードに切替られている か否かを判別（ステップ５）し、その判別答が肯定（ＹＥＳ）のときには４ＷＳ −１制御即ち、前輪に対して後輪を同相に同期制御するルーチンに移行（ステッ プ６）してステップ３に戻る。

【００１８】 ステップ５の判別答が否定（ＮＯ）のとき即ち、モード切替スイッチ５５が前 記４ＷＳ−１以外の他のモードに切替られているときには、コントロールユニッ ト７は、当該モード切替スイッチ５５が４ＷＳ−２（逆相同期）モードに切替ら れているか否かを判別（ステップ７）し、その判別答が肯定（ＹＥＳ）のときに は４ＷＳ−２制御即ち、前輪に対して後輪を逆相に同期制御するルーチンに移行 （ステップ１０）してステップ３に戻る。

【００１９】 また、ステップ７の判別答が否定（ＮＯ）のときにはコントロールユニット７ は、４ＷＳ−３（手動独立操舵）モードに切替られているか否かを判別（ステッ プ９）し、その判別答が肯定（ＹＥＳ）のときには４ＷＳ−３制御即ち、前輪２ に対して後輪３を手動で独立して操舵可能なルーチンに移行（ステップ１０）し てステップ３に戻り、否定（ＮＯ）のときには２ＷＳ即ち、前輪のみの操舵制御 のルーチンに移行（ステップ１１）してステップ３に戻る。

【００２０】 また、コントロールユニット７は、ステップ４の判別答が肯定（ＹＥＳ）のと き即ち、何れかのセンサに故障がある場合にはセンサ故障表示（ステップ１２） を行ない、表示ボックス９の故障表示ランプ７４（図３）を点灯させると共に強 制的に後輪の舵角制御を禁止して前輪のみのステアリング制御（強制２ＷＳ）の ルーチンに移行（ステップ１３）する。

【００２１】 次に、２ＷＳ（前輪操舵）、４ＷＳ−１（後輪同相同期）、４ＷＳ−２（後輪 逆相同期）の各制御について説明する。 図１に示すステアリングホイール１３が例えば、右方向に操作されると、ステ アリングシャフト１２が当該右方向に回転し、これに応じて油圧ポンプ１６から パワーシリンダ１１の油圧制御部に油圧が供給されて当該パワーシリンダ１１が 作動し、左右のアーム１５、１５を右に回動させ、前輪２、２を右に操舵制御す る。ステアリング角度検出センサ５０は、ステアリングシャフト１２の回転方向 及び回転量を検出して対応するステシリング角度信号を出力する。コントロール ユニット７は、このスアリング角度検出センサ５０からの信号により表示ボック ス９の前輪舵角表示インジケータ７１を駆動して前輪２の舵角を表示する。

【００２２】 コントロールユニット７は、モード切替スイッチ５５が２ＷＳ（前輪操舵）モ ードに切替られているときには、ＤＣモータ３０を駆動せず、メータリングポン プ３２のスプール３３（図２）を中立位置に保持し、リヤロック機構２４をロッ クする。これにより後輪３、３は、中立位置に固定され、前輪２のみが操舵され る。また、後輪舵角表示インジケータ７２は、後輪３の舵角０を表示する。

【００２３】 モード切替スイッチ５５が４ＷＳ−１（後輪同相同期）モードに切替られてい るときにはコントロールユニット７は、表示ボッスク９（図１）の４ＷＳ−１モ ード表示ランプ７５を点灯させると共に中立制御用電磁弁２６を閉弁させて油路 ４４と４５との連通を遮断し、リヤロック電磁弁２５を駆動してリヤロック機構 ２４のロックを解除する。そして、ステアリングホイール１３が右方向に操作さ れるとコントロールユニット７は、ステアリング角度検出センサ５０から入力さ れる信号に応じてＤＣモータ３０を正回転させてメータリングポンプ３２を駆動 し、スプール３２を図２中右方向に移動させる。この結果、後輪操舵機構５の油 路４５、シリンダ２２、２３、油路４４の経路で油圧が供給され、シリンダ２２ が伸長し、シリンダ２３が短縮してアーム２１、２１が図中右方向に回動され、 後輪３、３が右に転舵される。

【００２４】 舵角検出センサ５１は、後輪３、３の舵角を検出して対応する信号をコントロ ールユニット７にフィドバック信号として加える。コントロールユニット７は、 この舵角検出センサ５１からのフィドバック信号とステアリング角度検出センサ ５０からの信号とにより後輪３の舵角を正確に制御する。これにより後輪３は、 前輪２に同期して同相制御される。また、コントロールユニット７は、ステアリ ング角度検出センサ５０、舵角検出センサ５１から入力される信号により表示ボ ックス９の前輪舵角表示インジケータ７１、後輪舵角表示インジケータ７２を駆 動して前輪２のステアリング角、後輪３の舵角を表示する。

【００２５】 また、モード切替スイッチ５５が４ＷＳ−２（逆相同期）モードに切替られて いるときにはコントロールユニット７は、表示ボッスク９（図１）の４ＷＳ−２ モード表示ランプ７６を点灯させると共に中立制御用電磁弁２６を閉弁させて油 路４４と４５との連通を遮断し、リヤロック電磁弁２５を駆動してリヤロック機 構２４のロックを解除する。そして、ステアリングホイール１３が右方向に操作 されるとコントロールユニット７は、ステアリング角度検出センサ５０から入力 される信号に応じてＤＣモータ３０を逆回転させてメータリングポンプ３２を駆 動し、スプール３２を図２中左方向に移動させる。この結果、後輪操舵機構５の 油路４４からシリンダ２２、２３、油路４５の経路で油圧が供給され、シリンダ ２２が短縮し、シリンダ２３が伸長してアーム２１、２１が図中左方向に回動さ れ、後輪３、３が左に転舵される。

【００２６】 舵角検出センサ５１は、後輪３、３の舵角を検出して対応する信号をコントロ ールユニット７にフィドバック信号として加える。コントロールユニット７は、 この舵角検出センサ５１からのフィドバック信号とステアリング角度検出センサ ５０からの信号とにより後輪３の舵角を正確に制御する。これにより後輪３は、 前輪２に同期して逆相制御される。また、コントロールユニット７は、ステアリ ング角度検出センサ５０、舵角検出センサ５１から入力される信号により表示ボ ックス９の前輪舵角表示インジケータ７１、後輪舵角表示インジケータ７２を駆 動して前輪２のステアリング角、後輪３の舵角を表示する。

【００２７】 また、切替モードスイッチ５５が４ＷＳ−３（手動独立）モードに切替られて いる場合には、コントロールユニット７は、表示ボッスク９（図１）の４ＷＳ− ３モード表示ランプ７７を点灯させると共に手動独立操舵スイッチ５６の切替位 置に応じて後輪を転舵する。例えば、手動独立操舵スイッチ５６が「右」方向に 操作されると、コントロールユニット７がＤＣモータ３０を正回転させてメータ リングポンプ３２のスプール３４を図２中右方向に移動させる。これにより後輪 操舵機構５のシリンダ２２が伸長し、シリンダ２３が短縮してアーム２１、２１ が右方向に回動され、後輪３、３が右に転舵される。そして、手動独立操舵スイ ッチ５６が中立位置に戻されると、ＤＣモータ３０が停止し、後輪３が当該転舵 角に保持される。

【００２８】 反対に、手動独立操舵スイッチ５６が「左」方向に操作されると、コントロー ルユニット７がＤＣモータ３０を逆回転させてメータリングポンプ３２のスプー ル３４を図２中左方向に移動させる。これにより後輪操舵機構５のシリンダ２２ が短縮し、シリンダ２３が伸長してアーム２１、２１が左方向に回動され、後輪 ３、３が左に転舵される。

【００２９】 次に、図５に示すフローチャートを参照しつつ４ＷＳ−３（後輪手動独立）モ ードにおける制御を詳細に説明する。 先ず、この４ＷＳ−３（後輪手動独立）モードのときにはコントロールユニッ ト７は、車速が所定車速例えば、２０km/hを超えているか否かを判別（ステップ ２０）し、その判別答が肯定（ＹＥＳ）のとき即ち、車速が２０km/hを超えてい る時には強制的に前輪操舵（強制２ＷＳ）制御に移行（ステップ２１）して前輪 操舵のみとし、後輪の操舵は行わない。これは、車速が２０km/h以上のときに後 輪を転舵させると車両の挙動が不安定になるためである。

【００３０】 コントロールユニット７は、ステップ４０の判別答が否定（ＮＯ）即ち、車速 が２０km/h以下のときにはトランスミッション変速段が３速以上の位置に有るか 否かを判別（ステップ２２）し、その判別答が肯定（ＹＥＳ）のときにはステッ プ４１に進み、否定（ＮＯ）のとき即ち、変速段が１速、２速、ニュートラル又 は後進位置にあるときには舵角検出センサ５１（図１）からの信号により後輪３ の舵角が所定舵角例えば、２０°よりも小さいか否かを判別（ステップ２３）す る。

【００３１】 コントロールユニット７は、ステップ２３の判別答が肯定（ＹＥＳ）のときに はＤＣモータ３０に印加する電圧のデューティ比を計算（ステップ２４）する。 このデューティ比は、低速時には大きく、車速が上がるにつれて小さくなるよう に例えば、図６に示すように車速が０から或る車速Ｖａまでは最大値１００％か ら一定の割合で小さくなり、当該車速Ｖａを超えると一定値Ａ％となるように設 定される。

【００３２】 次いで、コントロールユニット７は、手動独立操舵スイッチ５６（図３）が左 方向に操作されている（オン）か否かを判別（ステップ２５）し、その判別答が 肯定（ＹＥＳ）のときにはＤＣモータ３０（図２）を前記ステップ２４で計算し たデューティ比の電圧で逆回転（ステップ２６）させ、低速時には速く、車速が 上がるにつれて遅くするようにして後輪３を左方向に転舵させる。同時に、コン トロールユニット７は、ステアリング角度検出センサ５０からの信号により前輪 ２のステアリング角を演算（ステップ２７）し、舵角検出センサ５１からの信号 により後輪３の舵角を演算（ステップ２８）し、前輪舵角表示インジケータ７１ に前輪２のステアリング角を、後輪舵角表示インジケータ７２に後輪３の転舵角 を表示（ステップ２９）する。

【００３３】 また、ステップ２５の判別答が否定（ＮＯ）のときにはコントロールユニット ７は、手動独立操舵スイッチ５６が右方向に操作されている（オン）か否かを判 別（ステップ３０）し、その判別答が肯定（ＹＥＳ）のときにはＤＣモータ３０ をステップ２４で計算したデューティ比の電圧で正回転（ステップ３１）させ、 低速時には速く、車速が上がるにつれて遅くするようにして後輪３を右方向に転 舵させてステップ２７に進む。ステップ３０の判別答が否定（ＮＯ）のとき、即 ち、手動独立操舵スイッチ５６が中立位置に戻されているときにはコントロール ユニット７は、ＤＣモータ３０を停止（ステップ３２）させてステップ２７に進 む。

【００３４】 ステップ２３の判別答が否定（ＮＯ）のとき即ち、後輪の舵角が前記２０°よ りも大きいときには、ＤＣモータ３０を停止（ステップ３２）させて当該後輪３ を現在の舵角に保持したままステップ２７に進む。

【００３５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、前輪操舵機構と後輪操舵機構とを機械的 に独立させ、後輪操舵機構を電気モータにより駆動されるメータリングポンプに より制御し、操舵モードを前輪操舵、後輪同期操舵、後輪独立操舵に切り替える モード切替手段と、車速信号を取り込み、前記モード切換手段が後輪独立操舵モ ードに選択されたときに前記電気モータの回転を、低速のときには速く、車速が 上がるにつれて遅くなるように制御するコントロールユニットとを備えた構成と したので、後輪の切り角速度を低速時には速く、車速が上がるにつれて遅くする ことができ、運転者の意志に反することなく車両を挙動させることが可能となり 、且つ小回り性の向上を図ることが可能となる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る四輪操舵車両の操舵システムの一
実施例を示す構成図である。

【図２】図１の操舵機構の一部拡大図である。

【図３】図１のコントロールユニットの入出力関係を示
すブロック図である。

【図４】図１の操舵システム全体の制御を示すフローチ
ャートである。

【図５】図１の四輪操舵車両の後輪手動独立操舵モード
における制御手順を示すフローチャートである。

【図６】図５の制御における車速と後輪の舵角制御用モ
ータのデューティ比との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 操舵システム ２ 前輪 ３ 後輪 ４ 前輪操舵機構 ５ 後輪操舵機構 ６ 油圧制御装置 ７ コントロールユニット ８ スイッチボッスク ９ 表示ボックス ３０ ＤＣモータ ３１ 減速機 ３２ メータリングポンプ ４７ 切替スイッチ ４８ 非常スイッチ ５０ ステアリング角度検出センサ ５１ 舵角検出センサ ５５ モード切替スイッチ ５６ 手動独立操舵スイッチ ５７ 強制中立制御スイッチ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 前輪操舵機構と後輪操舵機構とを機械的
   に独立させ、後輪操舵機構を電気モータにより駆動され
   るメータリングポンプにより制御し、操舵モードを前輪
   操舵、後輪同期操舵、後輪独立操舵に切り替えるモード
   切替手段と、車速信号を取り込み、前記モード切換手段
   が後輪独立操舵モードに選択されたときに前記電気モー
   タの回転を、低速のときには速く、車速が上がるにつれ
   て遅くなるように制御するコントロールユニットとを備
   えたことを特徴とする四輪操舵車両。